زلال طب شیمی: تولیدکننده آب دیونیزه و لوازم دندانپزشکی

زنگ آهن و عوامل موثر بر آن
فلزات موادی با ظاهری براق، چکش خوار وشکل پذیرند که جریان الکتریسیته و گرما را به خوبی از خود منتقل می کنند. یکی از محبوب ترین و پر کاربردترین فلزات آهن است؛ این فلز در سازه ها و تجهیزات بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد، اما مشکل اساسی در رابطه با استفاده از این فلز

فهرست آنچه در این مقاله میخوانید

فلزات موادی با ظاهری براق، چکش خوار وشکل پذیرند که جریان الکتریسیته و گرما را به خوبی از خود منتقل می کنند. یکی از محبوب ترین و پر کاربردترین فلزات آهن است؛ این فلز در سازه ها و تجهیزات بسیاری مورد استفاده قرار می گیرد، اما مشکل اساسی در رابطه با استفاده از این فلز زنگ آهن (rust) با نام علمی و رایج اکسید آهن است. این فرایند به صورت اختصاصی به اکسیدهای آهن یا آلیاژهای آن مانند فولاد اشاره دارد. توجه داشته باشید که اکسیداسیون فلزات دیگر نام های دیگری دارند، حتی برخی از فلزات مانند طلا و مس به دلیل پایداری بالا اکسید نمی شوند.

 

مطمئنا همه ی ما این پدیده را در سیستم اگزوز، بدنه خودرو، لوله های آب و سازه های فولادی به وفور دیده ایم. این فرایند اغلب به رنگ قرمز مایل به قهوه ای است اما در واقعیت می تواند رنگ های دیگری مانند زرد، قهوه ای، نارنجی و حتی سبز هم داشته باشد. علت تفاوت رنگ های اکسید آهن ناشی از ترکیبات شیمیایی مختلف طی این فرایند است.

زنگ آهن چیست؟

فلزات با چشم غیر مسلح جامدات یکدست و صافی به نظر می رسند، اما در واقعیت حاوی حفره ها و شکاف های کوچکی هستند که مولکول های آب می تواند به آنها نفوذ کند. نفوذ رطوبت و هوا به سطوح آهن یا آلیاژهای آن مانند فولاد باعث ایجاد اکسید آهن می شود؛ البته فولاد نسبت به آهن در برابر زنگ زدگی مقاوم تر است. این پدید با فرمول Fe2O3 یک پوشش قرمز رنگی است که پیوندهای فلزی را ضعیف می کند. فرایند زنگ ساختار شیمیایی فلز را به خطر می اندازد در نتیجه قابلیت بازیافت و ارزش آن را تحت تاثیر قرار می دهد. این پدیده روی میله ها، پیچ ها، لوله ها، نرده ها و میخ های آهنی به وضوح قابل مشاهده است.

واکنش شیمیایی زنگ آهن:

این فرایند یک واکنش اکسیداسیون و یک تغییر شیمیایی است که در یک دوره زمانی طولانی اتفاق می افتد. در این پدیده اتم های اکسیژن با اتم های آهن ترکیب می شوند و پیوند های بین اتم های آهن را ضعیف می کنند. لازمه ی ایجاد فرایند اکسید آهن هوای مرطوب یا آب است، پس می توان نتیجه گرفت برای ایجاد اکسید آهن به سه ماده ی آهن، اکسیژن و آب به صورت همزمان نیاز داریم.

اکسیدآهن هیدراته  ⇒  آهن + آب + اکسیژن

واکنش بالا یک واکنش الکتروشیمیایی و خوردگی است که در ادامه مراحل این واکنش خواهید دید.

انحلال آندی با اکسیداسیون آهن در آب:

2Fe → 2Fe2+ + 4e

کاهش کاتدی اکسیژنی، محلول در آب:

O2 + 2H2O + 4e→ 4OH

واکنش یون آهن و یون هیدروکسید:

2Fe2+ + 4OH → 2Fe(OH)2

واکنش شیمیایی زنگ آهن:

4Fe + 3O2 +2xH2O → 2Fe2O3.xH2O

در ابتدا سطح بیرونی آهن در مجاورت با هوای مرطوب زنگ می زند و لایه ای از اکسید آهن هیدراته روی سطح فلز ایجاد می شود. این لایه ظریف و متخلخل است و اگر خیلی ضخیم باشد، پوسته پوسته می شود و از بین می رود؛ در نهایت با ادامه فرایند آهن قدرت خود را از دست می دهد.

واکنش زنگ آهن با هیدروکلریک اسید:

زمانی که هیدروکلریک اسید یا اسید کلریدریک با آهن فلزی یا اکسید آهن مواجه می شود، کلرید آهن را تشکیل می دهد. بنابراین اسید، زنگ یا فلز را در خود حل می کند تا کلرید آهن را بسازد.

شرایط لازم برای ایجاد زنگ آهن:

عوامل زیادی مانند رطوبت هوا یا pH محیط در ایجاد این فرایند نقش دارند، در ادامه برخی از این عوامل را بررسی خواهیم کرد.

رطوبت:

قرار گرفتن تجهیزات و سازه های آهنی در معرض باران باعث ایجاد اکسیداسیون است.

pH:

اگر pH محیط اطراف فلز کم باشد، فرایند زنگ زدگی سریعتر می شود؛ در واقع آهن در معرض باران اسیدی سریعتر زنگ می زند. پس می توان نتیجه گرفت که خوردگی آهن در محیطی با pH بالاتر کند می شود.

املاح:

این واکنش ماهیت الکتروشیمیایی دارد پس حضور الکترولیت های محلول در آب به واکنش کمک و سرعت آن را افزایش می دهد. بنابراین فرایند زنگ آهن در آب شور سریعتر از آب خالص اتفاق می افتد. در ادامه می توان گفت که تنها منبع گاز اکسیژن هوا یا آب نیست و دی اکسید کربن نیز حاوی این گاز است. کربن دی اکسید با آب واکنش می دهد و اسید کربنیک ضعیف را می سازد که این اسید الکترولیت بهتری نسبت به آب خالص است، پس باعث افزایش سرعت اکسیداسیون آهن می شود.

ناخالصی:

وجود ناخالصی باعث افزایش سرعت در ایجاد اکسید آهن می شود، در واقع می توان گفت آهن خالص در مقایسه با آهنی که ناخالصی دارد، دیرتر زنگ می زند.

اندازه جسم:

هر چه جسم بزرگتر باشد احتمالا دارای نقص های جزئی است که بستر را برای ایجاد زنگ فراهم می کند.

آسیب های ناشی از زنگ زدگی:

زنگ بسیار نفوذ پذیر و نرم است و به راحتی از سطح جسم به لایه های زیرین نفوذ می کند. پس می توان گفت فرایند زنگ آهن در طول زمان اجسام آهنی را نابود و بی ارزش می کند. آهن برای طیف وسیعی از سازه ها مانند پل ها، نرده ها، کوره ها، بدنه خودروها، اتوبوس، کامیون و کشتی ها استفاده می شود. پس باید راهی برای جلوگیری از آسیب به تجهیزات و سازه ها وجود داشته باشد.

ایجاد زنگ آهن روی بدنه کشتی

این فرایند غیرسمی است، بنابراین هیچ خطر بیولوژیکی ندارد اما می تواند به سازه های آهنی مانند پل ها و خودروها آسیب وارد کند و اثرات زیست محیطی بدی بر جای بگذارد. همچنین از نظر اقتصادی برای یک کشور هزینه های بالایی دارد، پس باید برای پیشگیری از آن باید راه هایی را یافت.

جلوگیری از زنگ آهن:

برای جلوگیری از زنگ زدگی باید مقدار آب و اکسیژن اطراف فلز را محدود کرد. این فرایند شکننده و پیشرو است و می تواند آهن و فولاد را ضعیف کند. به همین دلیل برای محافظت از آهن و آلیاژهای آن باید سطح آنها را از آب و هوا جدا کرد. تاثیرات اقتصادی ناشی از نابودی اجسام آهنی توسط اکسید آهن قابل انکار نیست و باید از آن جلوگیری کرد. برای پیشگیری از زنگ زدگی تکنیک های مختلفی وجود دارد و اغلب با پوشاندن قطعات آهنی این کار امکان پذیر می شود. در ادامه برخی از این تکنیک ها را معرفی خواهیم کرد.

رنگ آمیزی:

یکی از محبوب ترین روش ها پوشاندن سطح آهن، رنگ است. رنگ روی سطوح آهنی از تماس هوا و رطوبت با جسم جلوگیری می کند.

رنگ آمیزی برای جلوگیری از ایجاد زنگ آهن

به همین دلیل برای جلوگیری از زنگ آهن پنجره ها، پل های آهنی، واگن های قطار و بدنه وسایل نقلیه را به طور منظم رنگ آمیزی می کنند.

روغن یا گریس:

وجود روغن و گریس روی سطوح آهنی از تماس هوا و رطوبت با آنها جلوگیری می کند. به همین منظور روی ابزار آلات آهنی، فولادی و قطعات ماشین آلات روغن یا گریس می زنند.

گالوانیزه:

گالوانیزه کردن از اقلامی که در معرض رطوبت بیش از اندازه هستند، محافظت می کند. در ورق های سقف و خطوط لوله از این روش استفاده می کنند. فلز روی نسبت به آهن واکنش پذیر تر است و در حضور رطوبت با اکسیژن تعامل می کند؛ در نتیجه یک لایه نامرئی از اکسید روی ایجاد می کند که از آهن در برابر زنگ زدگی محافظت می کند.

آبکاری:

روش دیگری برای جلوگیری از ایجاد زنگ، آبکاری است. فلزات غیرخورنده مانند قلع، نیکل و کروم روی آهن آبکاری می شوند. تکنیک آبکاری نه تنها از اکسیداسیون جلوگیری می کند بلکه باعث زیبایی تجهیزات آهنی نیز می شود. یراق آلات حمام، دسته دوچرخه و سپر اتومبیل نمونه هایی از آبکاری با کروم هستند.

آلیاژ آهن:

فولاد ضد زنگ زمانی ایجاد می شود که آهن با کروم و نیکل آلیاژ می شود، در واقع یک لایه از اکسید کروم یا اکسید نیکل سطح آهن را می پوشاند. فولاد ضد زنگ در برابر زنگ زدگی غیر قابل نفوذ است. از آهن زنگ نزن در ظروف پخت و پز، قیچی و تجهیزات پزشکی استفاده می کنند، البته استفاده از این ترکیب در مقادیر زیاد گران است.

قلع زنی:

قلع، فلزی غیر سمی است و واکنش پذیری آن از آهن کمتر است. زمانی که یک پوشش نازک آبکاری شده از فلز قلع روی اقلام آهنی و فولادی قرار می گیرد، از تجهیزات آهنی در مقابل اکسیداسیون محافظت می کند.

حذف زنگ زدگی:

اگر زنگ آهن در سطح باشد، روش های فراوانی برای حذف آن وجود دارد. برای مثال می توان از اسید اگزالیک برای این منظور بهره برد؛

خطرات زنگ آهن:

فرایند زنگ زدگی غیر سمی است و می توان گفت خطرات بیولوژیکی به همراه ندارد. اما خوردگی، فلز را در سطح مولکولی تجزیه می کند و یکپارچگی سازه ها و تجهیزات را از بین می برد و باعث تضعیف فلز می شود. سطح ناهموار ایجاد شده ناشی از زنگ زیستگاه باکتری است که باعث بیماری کزاز می شود. به همین دلیل هنگام جمع آوری ضایعات فلزی زنگ زده باید لباس محافظ پوشید.

جمع بندی:

پیدایش پوسته های قرمز رنگ مایل به قهوه ای روی سطوح آهنی، زنگ آهن نام دارد. این پدیده در هوا و رطوبت به وجود می آید، در واقع می توان گفت در هوای خشک هیچگاه اکسید آهن را مشاهده نخواهیم کرد. این پدیده ناخوشایند روی تجهیزات و سازه ها تاثیرات منفی دارد و باعث تضعیف آنها می شود. از عوامل موثر در ایجاد این فرایند می توان به رطوبت، وجود املاح و ناخلاصی ها اشاره کرد. امروزه اغلب روش هایی که برای جلوگیری از اکسیداسیون آهن وجود دارد پوشاندن سطح آهن به منظور جلوگیری از تماس اکسیژن و رطوبت با سطح آهن و آلیاژ های آن است.

ثبت سفارش استعلام قیمت تماس 68423

شرکت زلال طب شیمی یک تولید کننده مورد اعتماد لوازم یکبار مصرف و بهداشتی دندانپزشکی با ارائه محصولات ضروری که در حفظ سلامت و تندرستی بیماران  دندانپزشکی نقش اساسی دارد.

شرکت زلال طب شیمی به تولید لوازم دندانپزشکی با کیفیت، استاندارد و استریل با پیام اصلی مقاله مطابقت دارد. 

بهداشت  ابزار و تجهیزات دندانپزشکی  در دنداپزشکی حرف اول را می زند. استفاده از سینی یکبارمصرف و سایز لواز مصرفی  یکبار مصرف استاندارد نه تنها ایمنی بیماران  را تضمین می کند، بلکه به جلوگیری از انتقال عفونت ها، ارتقاء یک محیط دندانی سالم و ایمن برای کودکان کمک می کند.

 تعهد شرکت زلال به تولید لوازم بهداشتی دندان، جزء مهمی از تلاش گسترده تر برای حفظ سلامت دهان و دندان کودکان است، ماموریتی که در مقاله به آن اشاره شده است. محصولات با کیفیت آنها به حفظ استانداردهای بهداشتی، ایمنی و بهداشتی ضروری برای مراقبت از دندان کودکان کمک می کند.